KR100657961B1 - 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치 및 방법 - Google Patents

생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 일 측이 개구된 공간을 갖는 하우징; 하우징의 개구된 공간 내에 설치되며, 생체신호 측정센서를 장착하기 위한 장착부; 하우징의 개구된 측에 피검체와 접촉될 수 있게 설치되며, 장착부의 주위를 따라 배열되되, 배열되는 중심을 기준으로 2개씩 서로 대향되어 쌍을 각각 이루도록 배열된 다수의 검출전극들; 하우징 내에 설치되며, 장착부를 회전 및 직선 이동시키기 위한 엑츄에이터; 및 검출전극들에 있어 쌍을 이루는 검출전극들 사이의 신호 차이로서 각각 제공된 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터를 제공한 검출전극들을 검색하며, 검색된 검출전극들이 배열된 방향과 동일하게 생체신호 측정센서에 구비된 한 쌍의 센서전극들이 배열되도록 엑츄에이터를 구동시키기 위한 회로부를 구비한다.

Description

생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치 및 방법{Apparatus and method for attaching bio signal measurement sensor to subject}
도 1은 본 발명에 따른 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 2a는 도 1의 장치에 의해 생체신호 측정센서가 피검체에 부착되기 이전의 상태를 도시한 부분 단면도.
도 2b는 도 1의 장치에 의해 생체신호 측정센서가 피검체에 부착된 이후의 상태를 도시한 부분 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 장치의 검출전극들이 배열된 상태를 도시한 정면도.
도 4는 도 1의 장치를 구동시키는 회로부의 일 예를 나타낸 블록도.
도 5는 심전도에 있어서, 리드Ⅰ, 리드Ⅱ, 및 리드Ⅲ를 설명하는 도면.
도 6은 도 5의 리드Ⅱ에 의해 유도된 심전도 신호의 일 예를 나타낸 파형도.
도 7a 및 7b는 도 1의 장치가 도 5의 P1 지점에 위치한 상태에서 검출된 12가지의 심전도 신호를 나타낸 파형도.
도 8a 및 8b는 도 1의 장치가 도 5의 P2 지점에 위치한 상태에서 검출된 12가지의 심전도 신호를 나타낸 파형도.
도 9는 본 발명에 따른 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
10..생체신호 측정센서 12a,12b..센서전극
20..피검체 110..하우징
120..장착부 125..그리퍼
126..위치 감지부 130..검출전극
140..엑츄에이터 150..회로부
160..표식수단 170a,170b..기준전극
본 발명은 생체로부터 발생한 전압 신호를 측정하는데 이용되는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
인체에 부착되어 인체로부터 발생되는 정보를 수집하는 센서로는 심전도(ECG; ElectroCardioGraph) 센서, 근전도(EMG; ElectroMyoGraph) 센서 등이 있다. 심전도 센서는 인체의 흉부에 부착되어 심장으로부터 발생되는 전압 신호를 측정하는 센서이다. 즉, 인체의 심장 박동에 의해 흉부에는 전류가 발생하여 피부를 따라 흐르게 되는데, 이와 같이 전류가 흐르는 피부 표면의 두 지점에 전극들을 놓아서 전극들 사이의 전압차를 측정하는 것이 심전도 센서이다.
일반적으로, 심전도는 표준지 유도(standard limb lead), 단극지 유도 (unipolar limb lead), 흉부 유도(precordial lead) 등에 의한 방법으로 전극들이 피부 표면에 부착되어 측정된다. 이렇게 피부 표면에 부착되는 전극들은 정확하게 배치되지 않으면, 변형된 파형을 갖는 신호가 얻어질 수 있어 정확한 진단이 어려워질 수 있다. 즉, 심장으로부터 퍼져나가는 파형은 심장으로부터의 위치에 따라 강도와 방향이 다르게 되는데, 이러한 파형의 특성에 맞게 전극들을 적절하게 배치하지 않게 되면 정확한 신호가 얻어질 수 없게 되는 것이다. 특히, 종래와 같이, 별개의 전극들을 수작업으로 피부에 부착하는 경우에는, 전극들을 모두 정확하게 배치하고 부착하는데 많은 시간과 전문 지식이 요구됨에 따라, 전극들이 적절하게 배치되지 못하여 잘못된 데이터가 얻어질 가능성이 높다.
이러한 문제를 해결하고자, 다수의 전극들을 일체화하여 구성한 예가 있으나, 이 경우에도 환자마다 심장 자체의 위치가 다를 수 있음에도 불구하고 거의 동일한 위치에 전극들이 배치됨에 따라 정확한 진단이 어려운 단점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 생체신호 측정센서가 피검체의 어느 위치에서든지 정확하고 손쉽게 부착될 수 있으며, 이에 따라 정확한 생체신호가 얻어질 수 있는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치는,
일 측이 개구된 공간을 갖는 하우징; 상기 하우징의 개구된 공간 내에 설치되며, 생체신호 측정센서를 장착하기 위한 장착부; 상기 하우징의 개구된 측에 피검체와 접촉될 수 있게 설치되며, 상기 장착부의 주위를 따라 배열되되, 배열되는 중심을 기준으로 2개씩 서로 대향되어 쌍을 각각 이루도록 배열된 다수의 검출전극들; 상기 하우징 내에 설치되며, 상기 장착부를 회전 및 직선 이동시키기 위한 엑츄에이터; 및 상기 검출전극들에 있어 쌍을 이루는 검출전극들 사이의 신호 차이로서 각각 제공된 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터를 제공한 검출전극들을 검색하며, 검색된 검출전극들이 배열된 방향과 동일하게 상기 생체신호 측정센서에 구비된 한 쌍의 센서전극들이 배열되도록 상기 엑츄에이터를 구동시키기 위한 회로부를 구비한다.
상기 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터는 기준데이터와의 상관계수가 최대인 검출데이터인 것이 바람직하며, 상기 회로부는 검출데이터들과 기준데이터 사이의 상관계수를 각각 계산하여 상관계수가 최대인 검출데이터를 갖는 검출전극들을 검색하며, 검색된 검출전극들이 배열된 방향과 동일하게 상기 센서전극들이 배열되도록 상기 엑츄에이터에 제어신호를 제공하기 위한 마이크로 컨트롤러를 구비하여 된 것이 바람직하다.
상기 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터는 최대 피크를 갖는 검출데이터인 것이 바람직하며, 상기 회로부는 검출데이터들 중에서 최대 피크를 갖는 검출전극들을 검색하며, 검색된 검출전극들이 배열된 방향과 동일하게 상기 센서전극들이 배열되도록 상기 엑츄에이터에 제어신호를 제공하기 위한 마이크로 컨트롤러를 구비하여 된 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 방법은,
한 쌍의 센서전극들이 구비된 생체신호 측정센서를 장착부에 장착하는 단계; 2개씩 서로 대향되어 쌍을 각각 이루도록 원주 상에 배열된 검출전극들을 피검체에 접촉시키는 단계; 상기 검출전극들에 있어 쌍을 이루는 검출전극들 사이의 신호 차이로서 각각 제공된 검출데이터들을 얻는 단계; 상기 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터를 갖는 검출전극들을 검색하는 단계; 검색된 검출전극들이 배열된 방향과 동일하게 상기 센서전극들이 배열되도록 상기 장착부를 이동시켜 상기 생체신호 측정센서를 위치시키는 단계; 상기 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시킨 후 상기 장착부로부터 분리시키는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치의 일 실시예를 도시한 사시도이며, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 장치에 의해 생체신호 측정센서가 피검체에 부착되기 이전과 이후의 상태를 각각 도시한 부분 단면도이다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치(100)에는 일 측이 개구된 공간을 갖는 하우징(110), 상기 하우징(110)의 개구된 공간(111) 내에 회전 및 직선 이동이 가능하게 설치된 장착부(120), 상기 하우징(110)의 개구된 측에 설치된 다수의 검출전극(130)들, 상기 장착부(120)를 회전 및 직선 이동시키는 엑츄에이터(140), 및 상기 검출전극(130)들과 전기적으로 연결되 며 엑츄에이터(140)를 구동시키는 회로부(150)가 구비되어 있다.
상기 하우징(110)은 개구된 측의 가장자리를 따라 검출전극(130)들이 원주 상에 배열될 수 있도록 개구된 공간(111)이 대략 원통 형상을 갖는 구조로 이루어져 있다. 그리고, 상기 장착부(120)는 개구된 공간(111)의 형상에 상응하게 원반 형상으로 이루어져 있다. 한편, 상기 장착부(120)는 개구된 공간(111) 내에서 회전할 수 있는 형상이면 도시된 원반 이외의 다른 형상으로 이루어지는 것도 가능하다.
상기 장착부(120)에는 생체신호 측정센서(10)가 장착된다. 상기 생체신호 측정센서(10)는 피검체(20)에 부착되는 한쪽 면에 점착성 물질이 형성된 패치(11), 상기 패치(11) 내에 포함된 한 쌍의 센서전극들(12a,12b)을 구비한다. 그리고, 상기 생체신호 측정센서(10)에는 피검체(20)로부터 센서전극들(12a,12b)에 의해 측정된 신호들 사이의 신호 차이를 증폭하고 디지털화하여 센서데이터를 생성하기 위한 센서신호 처리부(미도시)와, 상기 센서신호 처리부로부터 생성된 센서데이터를 저장하기 위한 저장부(미도시)를 구비할 수 있다. 쌍을 이루는 센서전극들(12a,12b) 중에서 어느 하나는 양의 전극, 나머지 하나는 음의 전극으로 기능하게 된다. 상기 센서신호 처리부 및 저장부는 센서전극들(12a,12b)과 함께 패치(11) 내에 포함되어 생체신호 측정센서(10)를 구성하거나, 센서전극들(12a,12b)과 별개로 외부에 위치될 수 있다. 상기 센서신호 처리부가 외부에 위치된 경우에는 센서전극들(12a,12b)과 무선 또는 유선으로 접속되어 센서전극들(12a,12b)로부터 측정된 신호들이 전달될 수 있으며, 센서신호 처리부에서 생성된 센서데이터는 저장부에 저장되거나, 표 시부를 통해 표시될 수 있다. 이러한 생체신호 측정센서(10)는 피검체(20)의 피부 표면에 부착되어 심전도나 근전도 등을 측정하는데 이용된다.
상기와 같은 생체신호 측정센서(10)를 파지하고 해지할 수 있게 장착부(120)에는 그리퍼(gripper,125)가 구비되어 있다. 상술하면, 상기 그리퍼(125)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 생체신호 측정센서(10)가 장착부(120)에 위치되어 고정될 때에는 생체신호 측정센서(10)를 파지하며, 상기 그리퍼(125)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 생체신호 측정센서(10)가 피검체(20)에 부착되어 장착부(120)로부터 분리될 때에는 생체신호 측정센서(10)를 해지한다. 이러한 그리퍼(125)는 회로부(150)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 그리퍼(125)는 생체신호 측정센서(10)의 측부를 파지할 수 있게 장착부(120)에 설치되며, 생체신호 측정센서(10)를 안정적으로 파지할 수 있게 둘 이상으로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 장착부(120)에는 생체신호 측정센서(10)가 위치해있는지 여부를 감지하기 위한 위치 감지부(126)가 구비될 수 있다. 상기 위치 감지부(126)는 그리퍼(125)를 제어하는데 이용된다. 상기 위치 감지부(126)로부터 제공된 정보는 회로부(150)로 전달되어 그리퍼(125)가 제어되도록 하는 것이 바람직할 것이다. 상술하면, 상기 위치 감지부(126)에 의해 생체신호 측정센서(10)가 장착부(120)에 위치된 것으로 감지되면, 그 정보를 제공받은 회로부(150)는 생체신호 측정센서(10)를 해지하는 위치에서 파지하는 위치로 전환하도록 그리퍼(125)를 제어한다. 이와 달리, 상기 위치 감지부(126)에 의해 생체신호 측정센서(10)가 장착부(120)에 위치되지 않은 것으로 감지되면, 그 정보를 제공받은 회로부(150)는 생체신호 측정센서(10) 를 해지하는 위치에서 대기하도록 그리퍼(125)를 제어한다.
상기 위치 감지부(126)로부터 제공된 정보는 회로부(150)에 전달되어 엑츄에이터(140)를 제어하는데도 이용될 수 있다. 예컨대, 상기 위치 감지부(126)에 의해 생체신호 측정센서(10)가 장착부(120)에 위치되지 않은 것으로 감지되면, 그 정보를 제공받은 회로부(150)는 장착부(120)가 하우징(110)의 개구된 공간(111) 입구에 대기하거나 입구로부터 돌출한 상태로 대기하도록 엑츄에이터(140)를 동작시킬 수 있다. 이렇게 장착부(120)가 하우징(110)의 개구된 공간(111) 입구 측에 대기하게 되면, 생체신호 측정센서(10)가 장착부(120)에 용이하게 장착될 수 있어 바람직하다. 이와 달리, 상기 위치 감지부(126)에 의해 생체신호 측정센서(10)가 장착부(120)에 위치된 것으로 감지되면, 그 정보를 제공받은 회로부(150)는 생체신호 측정센서(10)가 그리퍼(125)에 의해 장착부(120)에 고정된 상태에서 장착부(120)가 하우징(110)의 개구된 공간(111) 입구 측으로부터 안쪽으로 후퇴하여 대기하도록 엑츄에이터(140)를 동작시킬 수 있다. 이렇게 장착부(120)가 하우징(110)의 개구된 공간(111) 입구 측으로부터 후퇴하여 대기하게 되면, 피검체(20)에 검출전극(130)들이 접촉된 상태에서 생체신호 측정센서(10)가 피검체(20)로부터 이격된 상태에서 회전할 수 있어 바람직하다.
상기 장착부(120)와 생체신호 측정센서(10) 사이에는 생체신호 측정센서(10)에 구비된 센서전극들(12a,12b)이 장착부(120)의 지정된 위치로 배열될 수 있도록 표식수단(160)이 구비되어 있다. 상기 표식수단(160)은 도 1에 도시된 바와 같이, 생체신호 측정센서(10)에 형성된 홈(161)과, 상기 홈(161)에 끼워지도록 장착부 (120)에 형성된 돌기(162)를 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 예시적인 것이므로, 다양하게 구성될 수 있다.
상기 장착부(120)를 회전 및 직선 이동시키는 엑츄에이터(140)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 회전 이동용 엑츄에이터(141)와 직선 이동용 엑츄에이터(142)의 조합으로 구성될 수 있다. 상기 회전 이동용 엑츄에이터(141)는 이에 구비된 회전 이동부(141a)가 장착부(120)의 중앙에 결합됨으로써 장착부(120)가 회전 이동될 수 있게 하며, 상기 직선 이동용 엑츄에이터(142)는 이에 구비된 직선 이동부(142a)가 회전 이동용 엑츄에이터(141)에 결합되어 장착부(120)가 직선 이동될 수 있게 한다. 상기 회전 이동용 엑츄에이터(141)로는 회전 스텝 모터 등이 이용될 수 있으며, 직선 이동용 엑츄에이터(142)로는 리니어 스텝 모터 등이 이용될 수 있다. 한편, 상기 하우징(110)의 외측에는 전원 버튼(181) 및 조작 버튼(182)이 위치된다.
상기와 같은 장착부(120)가 설치된 하우징(110)의 개구된 측에 다수의 검출전극(130)들이 배치되어 있다. 여기서, 상기 검출전극(130)들은 피검체(20)와 추후 접촉되어 전압 신호들이 얻어질 수 있게 하우징(110)의 개구된 측의 가장자리 선단에 설치되어 있다. 그리고, 상기 검출전극(130)들은 장착부(120)의 주위를 따라 배열되되, 배열되는 중심을 기준으로 2개씩 서로 대향되어 쌍을 각각 이루도록 배열되어 있다. 이와 같이 2개씩 쌍을 이루어 배열될 수 있도록 검출전극(130)들은 짝수 개로 구비된다. 상기 검출전극(130)들에서 하나의 쌍을 이루는 2개의 검출전극들(130) 중에서, 어느 하나는 양의 전극으로, 나머지 하나는 음의 전극으로 기능함 으로써, 생체신호 측정센서(10)의 센서전극들(12a,12b)과 같이 피검체(20)로부터 전압 신호가 얻어지게 된다. 이러한 검출전극(130)들은 피검체(20)를 중심으로 여러 방향으로부터 전압 신호가 얻어지는 것이 바람직하므로, 다수의 쌍들로 구비된다.
예컨대, 상기 검출전극(130)들은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제12 검출전극(130A,130B,130C,130D,130E,130F,130G,130H,130I,130J,130K,130L)으로서 12개로 구비되어 원주 상에 30°의 일정한 간격으로 배열될 수 있다. 이렇게 검출전극(130)들이 배열된 경우, 피검체(120)를 중심으로 12개의 방향으로부터 전압 신호가 각각 얻어질 수 있게 된다. 즉, 도시된 제1 검출전극(130A)과 제7 검출전극(130G)이 이루는 쌍에 있어서, 제1 검출전극(130A)이 양의 전극으로 제7 검출전극(130G)이 음의 전극으로 기능하는 경우와, 제1 검출전극(130A)이 음의 전극으로 제7 검출전극(130G)이 양의 전극으로 기능하는 경우는 센서전극들(12a,12b)이 배열될 수 있는 방향이 서로 다른 것이므로, 2개의 방향으로부터 전압 신호가 각각 얻어지게 된다. 이것은 제2 검출전극(130B)과 제8 검출전극(130H)이 이루는 쌍, 제3 검출전극(130C)과 제9 검출전극(130I)이 이루는 쌍, 제4 검출전극(130D)과 제10 검출전극(130J)이 이루는 쌍, 제5 검출전극(130E)과 제11 검출전극(130K)이 이루는 쌍 및, 제6 검출전극(130F)과 제12 검출 전극(130L)이 이루는 쌍에 있어서도 마찬가지이므로, 검출전극(130)들이 12개로 구비된 경우에는 피검체(20)를 중심으로 12개의 방향으로부터 전압 신호가 얻어질 수 있게 되는 것이다.
상기 검출전극(130)들은 전술한 바와 같이 구성됨에 따라, 센서전극들 (12a,12b)이 피검체(20)에 부착되기 전에 피검체(20)를 중심으로 여러 방향, 도시된 바에 따르면 12개의 방향으로부터 차례로 얻어진 전압 신호들을 회로부(150)에 미리 제공함으로써, 제공된 전압 신호들 중에서 최적의 전압 신호가 얻어진 방향이 검색될 수 있게 하여, 이후 검색된 방향과 동일한 방향으로 센서전극들(12a,12b)이 배열되어 부착될 수 있게 한다. 따라서, 숙련자뿐만 아니라, 비숙련자에 의해서도 생체신호 측정센서(10)가 피검체(20)의 어느 위치에서든지 정확하고 손쉽게 센서전극들(12a,12b)이 배열되어 부착될 수 있다. 그 결과, 정확한 생체신호가 얻어질 수 있어 이에 따른 정확한 진단이 이루어질 수 있게 된다. 아울러, 심전도 검사에 있어서도 환자마다 심장 자체의 위치가 다르더라도 정확한 진단이 이루어질 수 있게 된다. 한편, 상기 검출전극(130)들에 의해 얻어질 수 있는 전압 신호의 개수가 많아질수록 센서전극들(12a,12b)이 더욱 정확한 전압 신호가 얻어질 수 있는 위치에 배치될 수 있으므로, 최소한 12개 이상으로 구비되는 것이 바람직할 것이나, 이에 반드시 한정되지는 않는다.
상기와 같은 검출전극(130)들로부터 얻어진 전압 신호들은 회로부(150)로 제공되어 소정 처리될 수 있도록, 상기 검출전극(130)들은 회로부(150)에 전기적으로 연결된다. 상기 회로부(150)는 각각의 쌍을 이루는 검출전극(130)들로부터 얻어진 전압 신호들을 가공하여 검출데이터들을 생성한 후, 상기 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터를 제공한 한 쌍의 검출전극(130)들을 검색하며, 검색된 결과를 토대로 엑츄에이터(140)를 구동하기 위한 제어 신호를 발생시킨다. 이렇게 발생된 제어 신호는 엑츄에이터(140)로 보내어지며, 상기 엑츄에이터(140)는 최적의 검출데 이터를 제공한 한 쌍의 검출전극(130)들이 배열된 방향과 동일하게 센서전극들(12a,12b)이 배열될 수 있도록 장착부(120)를 회전시키며, 이후 장착부(120)를 피검체(20)로 이동시켜 센서전극들(12a,12b)이 피검체(20)에 부착되게 한다. 상기 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터는 검출데이터들을 기준데이터와 각각 비교하여 상관계수가 최대인 검출데이터에 해당되거나, 검출데이터들 중에서 최대 피크를 갖는 검출데이터에 해당될 수 있다.
이러한 회로부(150)는 일 예로서 도 4에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도시된 회로부(150)는 검출전극(130)들로부터 입력받은 검출신호들 중에서 각각의 쌍을 이루는 검출전극(130)들로부터 입력받은 검출신호들로서 2개씩 순차적으로 선택하기 위한 검출신호 선택부(151), 상기 검출신호 선택부(151)로부터 순차적으로 입력받은 검출신호들을 가공하여 검출데이터들을 생성하는 검출신호 처리부(152), 및 상기 검출신호 처리부(152)에서 생성된 검출데이터들을 기준데이터 공급부(156)로부터 제공된 기준데이터와 각각 비교하여 비교한 결과를 토대로 엑츄에이터(140)의 구동을 위한 제어 신호를 발생시키는 마이크로 컨트롤러(155)를 포함하여 구성된다. 한편, 상기 회로부(150)에는 전원 공급부가 더 포함되며, 전원 버튼(181)에 의해 회로부에 전원이 공급되거나 차단될 수 있다. 그리고, 상기 마이크로 컨트롤러(155)는 조작 버튼(182)에 의해 제어될 수 있다.
상기 검출신호 선택부(151)는 검출전극(130)들이 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 경우를 예로 들면, 제1 검출전극(130A)과 제7 검출전극(130G)이 이루는 쌍으로부터 입력받은 검출신호들, 제2 검출전극(130B)과 제8 검출전극(130H)이 이루 는 쌍으로부터 입력받은 검출신호들, 제3 검출전극(130C)과 제9 검출전극(130I)이 이루는 쌍으로부터 입력받은 검출신호들, 제4 검출전극(130D)과 제10 검출전극(130J)이 이루는 쌍으로부터 입력받은 검출신호들, 제5 검출전극(130E)과 제11 검출전극(130K)이 이루는 쌍으로부터 입력받은 검출신호들, 및 제6 검출전극(130F)과 제12 검출전극(130L)이 이루는 쌍으로부터 입력받은 검출신호들을 각각 선택하게 된다. 여기서, 상기 제1 검출전극(130A)을 양의 전극으로 제7 검출전극(130G)을 음의 전극으로 하여 선택한 검출신호들은, 제1 검출전극(130A)을 음의 전극으로 제7 검출전극(130G)을 양의 전극으로 하여 선택한 검출신호들과는 다르므로, 상기 검출신호 선택부(151)에서는 구분하여 선택하게 된다. 이는 제2 검출전극(130B)과 제8 검출전극(130H)이 이루는 쌍, 제3 검출전극(130C)과 제9 검출전극(130I)이 이루는 쌍, 제4 검출전극(130D)과 제10 검출전극(130J)이 이루는 쌍, 제5 검출전극(130E)과 제11 검출전극(130K)이 이루는 쌍, 및 제6 검출전극(130F)과 제12 검출전극(130L)이 이루는 쌍에 있어서도 마찬가지이다.
이렇게 검출신호 선택부(151)로부터 2개씩 선택된 검출신호들은 검출신호 처리부(152)로 보내어져 가공되어 검출데이터로 생성된다. 상기 검출신호 처리부(152)는 검출신호들 사이의 차이를 증폭하고 디지털화하여 검출데이터를 생성할 수 있다. 이를 위해, 상기 검출신호 처리부(152)는 검출신호들 사이의 차이를 증폭시키기 위한 차동증폭부(153), 및 상기 차동증폭부(153)로부터 입력받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환부(154)를 구비할 수 있다. 한편, 상기 검출신호 처리부(152)에는 필터링부가 더 구비될 수도 있다.
상기 검출신호 처리부(152)를 거쳐 생성된 검출데이터들은 마이크로 컨트롤러(155)로 보내어진다. 상기 마이크로 컨트롤러(155)에서는 제공받은 검출데이터들을 기준데이터 공급부(156)로부터 제공받은 기준데이터 사이를 비교하여 상관계수를 각각 계산한 후, 상관계수가 최대인 검출전극(130)들을 검색하며, 검색한 결과를 토대로 엑츄에이터(140)를 구동시키기 위한 제어 신호를 발생시킨다. 이렇게 발생된 제어 신호는 엑츄에이터(140)로 보내어지며, 상기 엑츄에이터(140)는 상관계수가 최대인 검출데이터를 제공한 검출전극(130)들이 배열된 방향과 동일하게 센서전극들(12a,12b)이 배열될 수 있도록 장착부(120)를 회전시키며, 이후 장착부(120)를 피검체(20)로 이동시켜 센서전극들(12a,12b)이 피검체(20)에 부착되게 한다. 한편, 상기 마이크로 컨트롤러(155)는 검출전극(130)들로부터 제공된 검출데이터들 중에서 최대 피크를 갖는 검출데이터를 검색하며, 검색한 결과를 토대로 전술한 바와 같이 엑츄에이터(140)를 구동시키기 위한 제어 신호를 발생시킬 수도 있는데, 이 경우에는 기준데이터 공급부(156)는 생략될 수 있다. 상기 마이크로 컨트롤러(155)는 생체신호 측정센서(10)가 장착부(120)에 위치해있는지 여부를 감지하기 위한 위치 감지부(126)로부터 정보를 제공받아, 전술한 바와 같이 그리퍼(125) 및 엑츄에이터(140)를 구동시키기 위한 제어 신호를 발생시키는 역할도 할 수 있다.
상기 기준데이터로부터 공급된 기준데이터는 도 1에 도시된 바와 같이, 별개로 마련된 한 쌍의 기준전극들(170a,170b)로부터 제공될 수 있다. 상기 기준전극들(170a,170b)은 피검체(20)의 기준 위치에 부착되어 피검체(20)로부터 전압 신호를 얻게 된다. 상기 기준전극들(170a,170b)에서 얻어진 기준데이터는 검출데이터와의 비교를 위해, 기준전극들(170a,170b) 사이의 신호 차이를 증폭하고 디지털화된 데이터인 것이 바람직할 것이다. 상기 기준전극들(170a,170b)이 부착되는 기준 위치는 심전도를 측정하는 경우에는 도 5에 도시된 리드Ⅰ, 리드Ⅱ, 및 리드Ⅲ 중에서 어느 하나의 표준지 유도 방법에 의해 신호가 얻어질 수 있는 위치로 설정될 수 있으나, 이에 반드시 한정되지는 않는다. 한편, 상기 기준전극들(170a,170b)은 생략될 수 있으며, 대안으로 기준데이터는 리드Ⅰ, 리드Ⅱ, 및 리드Ⅲ 중에서 어느 하나의 표준지 유도 방법에 의해 얻어진 통상적인 심전도 데이터로 설정되어 기준데이터 공급부(156)에 저장되며, 이렇게 저장된 데이터가 마이크로 컨트롤러(155)로 제공될 수 있다. 상기 표준지 유도 방법 중에서 리드Ⅱ에 의해 유도된 통상적인 심전도 신호의 일 예가 도 6에 도시되어 있다.
도 6에 도시된 심전도 신호를 기준데이터로 하여, 상관계수가 최대인 검출데이터를 검색하는 예를 도 7a 내지 도 8b를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 7a 및 7b는 도 1에 도시된 장치가 도 5의 P1 지점에 위치한 상태에서 검출된 12가지의 심전도 신호를 나타낸 파형도이며, 도 8a 및 8b는 도 1에 도시된 장치가 도 5의 P2 지점에 위치한 상태에서 검출된 12가지의 심전도 신호를 나타낸 파형도이다. 그리고, 도 1에 도시된 장치는 제1 검출전극이 가장 상측에 위치되고 제7 검출전극이 가장 하측에 위치된 상태로 피검체에 접촉되게 한 것이다.
도 7a 및 7b에 도시된 바에 따르면, 제1 내지 제12 검출전극이 이루는 쌍으로부터 각각 검출된 12가지의 심전도 신호들과 도 6의 심전도 신호를 각각 비교하여 상관계수를 계산한 결과, (a) 내지 (l)에 도시된 12가지의 심전도 신호들 중에 서, (j)에 도시된 심전도 신호가 최대 상관계수를 갖는 것으로 검색됨을 확인해볼 수 있다. 여기서, (j)에 도시된 심전도 신호는 양의 전극인 제10 검출전극과 음의 전극인 제4 검출전극이 이루는 쌍으로부터 검출된 신호이다.
또한, 도 8a 및 8b에 도시된 바에 따르면, 제1 내지 제12 검출전극이 이루는 쌍으로부터 각각 검출된 12가지의 심전도 신호들과 도 6의 심전도 신호를 각각 비교하여 상관계수를 계산한 결과, (a) 내지 (l)에 도시된 12가지의 심전도 신호들 중에서, (c)에 도시된 심전도 신호가 최대 상관계수를 갖는 것으로 검색됨을 확인해볼 수 있다. 여기서, (c)에 도시된 심전도 신호는 양의 전극인 제4 검출전극과 음의 전극인 제10 검출전극이 이루는 쌍으로부터 검출된 신호이다.
한편, 상기와 같이 구성된 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치는, 도 9에 도시된 바와 같은 방법에 의해 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시킬 수 있다.
먼저 210 단계에서는, 한 쌍의 센서전극들이 구비된 생체신호 측정센서가 하우징의 개구된 공간 입구 측에 위치한 장착부에 배치되게 한다. 상기 장착부에서는 위치 감지부에 의해 생체신호 측정센서가 위치된 것으로 감지되게 함으로써, 그리퍼가 작동하여 생체신호 측정센서가 파지되어 장착된다. 이렇게 생체신호 측정센서가 장착된 이후에 장착부는 하우징의 공간 입구로부터 안쪽으로 후퇴하여 대기하게 된다.
그 다음 220 단계에서는, 원주 상에 서로 대향되게 쌍을 각각 이루어 배열된 검출전극들이 피검체에 전체적으로 접촉되게 하여, 검출전극들로부터 회로부로 검 출신호들이 제공되게 한다. 한편, 한 쌍의 기준전극들이 더 마련된 경우에는 상기 기준전극들로부터 회로부로 기준신호들이 제공될 수 있게 피검체의 기준 위치에 부착되게 한다.
그 다음 230 단계에서는, 상기 검출신호들과 기준신호들을 제공받은 회로부에서 각각의 쌍을 이루는 검출전극들로부터 얻어진 전압 신호들이 가공되어 검출데이터들로 생성되도록 회로부가 동작되게 한다.
그 다음 240 단계에서는, 상기 회로부에서는 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터를 제공한 한 쌍의 검출전극들이 검색되며, 검색된 결과를 토대로 엑츄에이터의 구동을 위한 제어 신호가 발생되어 엑츄에이터로 보내진다. 검색된 최적의 검출데이터는 기준전극들로부터 제공된 기준데이터 또는 미리 저장된 기준데이터를 검출데이터들과 각각 비교하여 상관계수가 최대인 검출데이터이거나, 검출데이터들 중에서 최대 피크를 갖는 검출데이터에 해당될 수 있다.
그 다음 250 단계에서는, 상기 회로부로부터 제어 신호를 제공받은 엑츄에이터에 의해 최적의 검출데이터를 제공한 검출전극들이 배열된 방향과 동일한 방향으로 센서전극들이 배열되도록 장착부가 회전하게 된다.
그 다음 260단계에서는, 상기 엑츄에이터에 의해 장착부가 피검체로 이동되어 생체신호 측정센서가 피검체에 부착된다. 그리고, 이렇게 피검체에 생체신호 측정센서가 부착된 이후에는 그리퍼가 작동하여 생체신호 측정센서가 해지되며, 이후 장착부가 하우징 내로 이동되어 장착부로부터 생체신호 측정센서가 분리된다. 상기한 바와 같이 피검체에 생체신호 측정센서가 부착된 이후에는 장치 전체가 피검체 로부터 완전히 분리되게 하며, 피검체에 부착된 생체신호 측정센서로부터는 생체신호가 측정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 숙련자뿐만 비숙련자에 의해서도 피검체의 어느 위치에서든지 정확하고 손쉽게 생체신호 측정센서가 부착될 수 있다. 그 결과, 사용자의 편의성이 증대되는 것과 더불어 정확한 생체신호가 얻어질 수 있어 이에 따른 정확한 진단이 이루어질 수 있게 된다. 게다가, 심전도 검사에 있어서도 환자마다 심장 자체의 위치가 다르더라도 적용이 가능하므로, 정확한 진단이 이루어질 수 있는 효과가 얻어질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 일 측이 개구된 공간을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 개구된 공간 내에 설치되며, 생체신호 측정센서를 장착하기 위한 장착부;
    상기 하우징의 개구된 측에 피검체와 접촉될 수 있게 설치되며, 상기 장착부의 주위를 따라 배열되되, 배열되는 중심을 기준으로 2개씩 서로 대향되어 쌍을 각각 이루도록 배열된 다수의 검출전극들;
    상기 하우징 내에 설치되며, 상기 장착부를 회전 및 직선 이동시키기 위한 엑츄에이터; 및
    상기 검출전극들에 있어 쌍을 이루는 검출전극들 사이의 신호 차이로서 각각 제공된 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터를 제공한 검출전극들을 검색하며, 검색된 검출전극들이 배열된 방향과 동일하게 상기 생체신호 측정센서에 구비된 한 쌍의 센서전극들이 배열되도록 상기 엑츄에이터를 구동시키기 위한 회로부를 구비하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터는 기준데이터와의 상관계수가 최대인 검출데이터인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 회로부는 검출데이터들과 기준데이터 사이의 상관계수를 각각 계산하여 상관계수가 최대인 검출데이터를 갖는 검출전극들을 검색하며, 검색된 검출전극들이 배열된 방향과 동일하게 상기 센서전극들이 배열되도록 상기 엑츄에이터에 제어신호를 제공하기 위한 마이크로 컨트롤러를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 기준데이터는 피검체의 기준 위치에 부착되는 한 쌍의 기준전극들 사이의 신호 차이를 증폭시키고 디지털화한 데이터인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기준전극들이 부착되는 기준 위치는, 심전도를 측정하는 경우 리드Ⅰ, 리드Ⅱ, 및 리드Ⅲ 중에서 어느 하나의 표준지 유도 방법에 의해 신호가 얻어질 수 있는 위치인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 기준데이터는 심전도를 측정하는 경우 리드Ⅰ, 리드Ⅱ, 및 리드Ⅲ 중에 서 어느 하나의 표준지 유도 방법에 의해 얻어진 데이터인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터는 최대 피크를 갖는 검출데이터인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 회로부는 검출데이터들 중에서 최대 피크를 갖는 검출전극들을 검색하며, 검색된 검출전극들이 배열된 방향과 동일하게 상기 센서전극들이 배열되도록 상기 엑츄에이터에 제어신호를 제공하기 위한 마이크로 컨트롤러를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  9. 제 3항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 회로부는 상기 검출전극들로부터 입력받은 검출신호들 중에서 쌍을 이루는 검출전극들로부터 입력받은 검출신호들로서 2개씩 순차적으로 선택하기 위한 검출신호 선택부, 상기 검출신호 선택부로부터 입력받은 검출신호들 사이의 신호 차이를 증폭하고 디지털화하여 검출데이터를 생성하여 상기 마이크로 컨트롤러로 제공하기 위한 검출신호 처리부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 검출신호 처리부는 상기 검출신호 선택부로부터 입력받은 검출신호들 사이의 신호 차이를 증폭시키기 위한 차동증폭부, 및 상기 차동증폭부로부터 입력받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 검출전극들은 최소한 12개로 구비되며, 원주 상에 일정한 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 장착부에는 상기 생체신호 측정센서를 파지하고 해지하는 것을 반복적으로 수행할 수 있는 그리퍼가 구비된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 장착부에는 상기 생체신호 측정센서가 위치해있는지 여부를 감지하기 위한 위치 감지부가 구비된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 위치 감지부로부터 제공된 정보는 상기 회로부로 전달되어 상기 그리퍼 및 엑츄에이터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 장착부와 생체신호 측정센서 사이에는 상기 생체신호 측정센서의 센서전극들이 상기 장착부의 지정된 위치에 배치될 수 있게 하는 표식수단이 구비된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 상기 장착부에 결합되어 장착부를 회전 이동시키는 회전 이동용 엑츄에이터와, 상기 회전 이동용 엑츄에이터에 결합되어 상기 장착부를 직선 이동시키는 직선 이동용 엑츄에이터를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 회전 이동용 엑츄에이터는 회전 스텝 모터이며, 상기 직선 이동용 엑츄에이터는 리니어 스텝 모터인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 생체신호 측정센서는 센서신호 처리부와 무선 또는 유선으로 접속되며, 상기 센서전극들로부터 측정된 센서신호들이 상기 센서신호 처리부로 전달되어 처리된 후 저장되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 생체신호 측정센서는 상기 센서전극들로부터 측정된 센서신호들 사이의 신호 차이를 증폭하고 디지털화하여 센서데이터를 생성하기 위한 센서신호 처리부와, 상기 센서신호 처리부로부터 생성된 센서데이터를 저장하기 위한 저장부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  20. 한 쌍의 센서전극들이 구비된 생체신호 측정센서를 장착부에 장착하는 단계;
    2개씩 서로 대향되어 쌍을 각각 이루도록 원주 상에 배열된 검출전극들을 피검체에 접촉시키는 단계;
    상기 검출전극들에 있어 쌍을 이루는 검출전극들 사이의 신호 차이로서 각각 제공된 검출데이터들을 얻는 단계;
    상기 검출데이터들 중에서 최적의 검출데이터를 갖는 검출전극들을 검색하는 단계;
    검색된 검출전극들이 배열된 방향과 동일하게 상기 센서전극들이 배열되도록 상기 장착부를 이동시켜 상기 생체신호 측정센서를 위치시키는 단계;
    상기 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시킨 후 상기 장착부로부터 분리시키는 단계를 포함하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 검출전극들을 검색하는 단계는, 기준데이터가 제공되고, 상기 기준데이터와의 상관계수가 최대인 검출데이터를 검색하는 단계인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 검출전극들을 피검체에 접촉시키는 단계에는, 한 쌍의 기준전극들을 더 마련하고, 상기 기준전극들을 기준 위치에 부착시키는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 기준전극들이 부착되는 기준 위치는, 심전도를 측정하는 경우 리드Ⅰ, 리드Ⅱ, 및 리드Ⅲ 중에서 어느 하나의 표준지 유도 방법에 의해 신호가 얻어질 수 있는 위치로 설정되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키 는 방법.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 기준데이터는 심전도를 측정하는 경우 리드Ⅰ, 리드Ⅱ, 및 리드Ⅲ 중에서 어느 하나의 표준지 유도 방법에 의해 얻어진 데이터로 제공된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 장치.
  25. 제 20항에 있어서,
    상기 검출전극들을 검색하는 단계는, 검출데이터들 중에서 최대 피크를 갖는 검출데이터를 검색하는 단계인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서를 피검체에 부착시키는 방법.
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